Equazioni e Disequazioni (T)

EQUAZIONI E DISEQUAZIONI
Le uguaglianze fra espressioni numeriche si chiamano equazioni. Cercare le soluzioni
dell’equazione vuol dire cercare quelle combinazioni delle lettere che vi compaiono che la rendono
vera.
Le disuguaglianze fra espressioni numeriche sono invece dette disequazioni e di nuovo si cercano
quei valori delle lettere che rendono vera la disuguaglianza.
L’espressione a sinistra dell’uguale (o del segno di disuguaglianza) è anche detto primo membro e
quella a destra secondo membro.
Sia per le equazioni che per le disequazioni vale il principio che si può aggiungere o sottrarre a
entrambi i membri uno stesso termine (anche contenente lettere) che il risultato non cambia.
Regola del trasporto Da qui deriva la regola del trasporto che dice che si può trasportare da un membro all’altro ogni
termine che si vuole, basta cambiarlo di segno (ciò equivale infatti a sottrarre ad entrambi i membri
il dato termine: da una parte quindi si annulla e dall’altra compare col segno cambiato).
Moltiplicazione di entrambi i membri per uno stesso numero Per le equazioni vale anche la regola che si può moltiplicare o dividere entrambi i membri per uno
stesso termine diverso da zero che il risultato non cambia.
Per le disequazioni tale regola vale solo se il termine per cui si moltiplica o divide è strettamente
positivo.
Se invece fosse negativo bisogna cambiare verso alla disequazione (da maggiore a minore e
viceversa). Per capirne il motivo basta pensare alla semplice disequazione 1 > 0 , che non contiene
lettere ed è sempre vera.
Se moltiplichiamo a sinistra e a destra per -1 senza cambiare verso otterremmo − 1 > 0 che invece è
sempre falsa.
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L’espressione torna invece sempre vera (quindi la soluzione originale) se cambiamo
contemporaneamente il verso: − 1 < 0 .
EQUAZIONI E DISEQUAZIONI INTERE
Iniziamo con le equazioni in una variabile, tipicamente indicata con la lettera x.
Equazioni intere Le equazioni in cui x compare solo al numeratore sono dette equazioni intere.
In pratica, dopo aver portato tutto a primo a membro, avremo quindi un’equazione del tipo P( x) = 0
dove P(x) è un polinomio nella variabile x.
Equazioni e disequazioni di 1° grado
Se il grado del polinomio è 1 avremo le equazioni di primo grado. Per risolverle basta portare a
secondo membro il termine di grado zero (cioè il termine noto) e dividere poi entrambi i membri
per il coefficiente della x nel termine di primo grado:
2 x + 3 = 0 ⇒ 2 x = −3 ⇒ x = −
3
2
Lo stesso procedimento si applica per le disequazioni di primo grado:
10 − 5 x < 0 ⇒ −5 x < −10 ⇒ x > 2
dove nell’ultimo passaggio abbiamo cambiato verso, perchè abbiamo diviso entrambi i membri per
un numero negativo.
Si noti come le disequazioni in generale danno come risultato non un numero finito di valori di x
ma in un intero intervallo, in questo caso gli infiniti valori di x maggiori di 2.
Equazioni di 2° grado
Se il grado del polinomio è 2 avremo le equazioni di secondo grado. Dopo aver portato tutto a
primo membro, esse in genere avranno la forma seguente:
ax 2 + bx + c = 0
dove a, b e c sono tre numeri dati, che dipendono dall’esercizio (non sono variabili). Per risolvere
l’equazione calcoliamo il discriminante, indicato con la lettera greca Δ (=delta):
Δ = b 2 − 4ac
Si può dimostrare che se il delta risulta minore di zero non ci sono soluzioni (reali), mentre invece
se è maggiore o uguale a zero ci sono le seguenti soluzioni:
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x=
−b± Δ
2a
Ci sono quindi due soluzioni reali e distinte x1 e x2 nel caso Δ>0, e due soluzioni reali e coincidenti
(cioè in pratica una sola soluzione x0) nel caso Δ=0.
Per risolvere le disequazioni di secondo grado consideriamo l’equazione associata
ax 2 + bx + c = 0 . che compare a primo membro dopo aver portato tutto a sinistra. A seconda del
segno di Δ e del verso della disequazione si presentano i casi seguenti:
P( x) > 0 e a > 0 oppure P( x) < 0 e a < 0 ⇒
Δ<0
concordi indeterminata
∀x ∈ R
P( x) < 0 e a > 0 oppure P( x) > 0 e a < 0 ⇒
discordi impossibile
∃x ∈ R
P( x) > 0 ⇒ x ≠ x0
Δ=0
P( x) ≥ 0 ⇒ ∀x ∈ R
P( x) < 0 ⇒ ∃x ∈ R
P( x) ≤ 0 ⇒ x = x0
P( x) > 0 e a > 0 oppure P( x) < 0 e a < 0 ⇒
concordi esterni
x < x1  x > x2
Δ>0
(assumendo
x1<x2)
P( x) ≥ 0 e a > 0 oppure P( x) ≤ 0 e a < 0 ⇒
x ≤ x1  x ≥ x2
P( x) < 0 e a > 0 oppure P( x) > 0 e a < 0 ⇒
x1 < x < x2
P( x) ≤ 0 e a > 0 oppure P( x) ≥ 0 e a < 0 ⇒
x1 ≤ x ≤ x2
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discordi interno
EQUAZIONI FRATTE
Le equazioni dove la x compare (anche) al denominatore sono dette equazioni fratte.
La ricerca delle soluzioni prevede una sequenza di passaggi:
•
Per primo va discusso il Campo di Esistenza (o di Accettabilità) cioè i valori di x accettabili:
bisogna porre diverso da zero ogni denominatore che contenga la x.
•
Poi si risolvono riducendo al minimo comune denominatore e eliminando poi il
denominatore (cioè implicitamente moltiplicando entrambi i membri per tale denominatore,
supposto diverso da zero).
•
Alla fine va discussa l’accettabilità delle soluzioni dell’equazione intera risultante
confrontando col C.E. discusso prima.
DISEQUAZIONI FRATTE
Le disequazioni fratte sono in generale più complesse. Infatti dopo aver discusso il C.E. e ridotto
al minimo comune denominatore, non è lecito eliminare il denominatore, perchè il suo segno
dipende dal valore assegnato a x.
Quindi, tranne i casi semplici in cui tale segno è sicuro (per esempio è sempre positivo se vale
x 2 + 1), si deve procedere studiando preliminarmente e separatamente il segno del numeratore e del
denominatore, dopo aver portato tutto a primo membro in un’unica frazione, ottenendo
N
>0
D
Per evitare complicazioni si pone sempre per convenzione
N>0
e
D>0
Risulteranno quindi in generale due disequazioni intere da risolvere, magari di primo o di secondo
grado.
Si costruisce poi un grafico dei segni dove si traccia una linea solida negli intervalli dove il dato
termine è positivo ed una linea tratteggiata altrove.
Si segnano con i pallini pieni gli eventuali valori dove il dato termine risulta nullo e con le crocette i
valori esclusi dal C.E.
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Si legge infine dal grafico gli intervalli dove il rapporto dei segni di N e D dà il segno richiesto:
“+” se si chiedeva
N
>0
D
“-” se si chiedeva
N
<0
D
Si escludono dalla soluzione i punti con le crocette.
Si includono nella soluzione i punti con i pallini pieni solo se la disequazione aveva versi del tipo ≤
oppure ≥ .
SISTEMI DI EQUAZIONI E DISEQUAZIONI
I sistemi di equazioni sono una serie di equazioni per cui cerchiamo i valori delle lettere (variabili)
che le rendono tutte contemporaneamente vere. Il grado di un sistema di equazioni si calcola
moltiplicando fra loro i gradi delle singole equazione.
Sistemi di due equazioni in due incognite x e y I sistemi di due equazioni in due incognite x e y si risolvono, per esempio, col metodo di
sostituzione: si risolve una delle due equazioni (una qualunque se il sistema è di primo grado, quella
di primo grado fra le due equazioni se il sistema è invece di secondo grado) per una delle due
variabili a scelta. Si sostituisce poi tale risultato nell’altra equazione ottenendo un’equazione nella
sola altra variabile da risolvere. Ci saranno quindi in generale zero o più (anche infinite) coppie
(x,y) che risolvono il sistema.
Sistemi di disequazioni in un’unica incognita x e y I sistemi di disequazioni in un’unica incognita si risolvono risolvendo separatamente le varie
disequazioni e disegnando infine un grafico delle soluzioni, dove negli intervalli che risolvono la
data disequazione si disegna una linea solida e altrove si lascia vuoto. La soluzione finale del
sistema è poi l’intervallo (o intervalli) dove tutte le disequazioni mostrano una linea piena.
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